CN112997398A - 旋转电机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

旋转电机的驱动装置(20)包括：第一逆变器部(22)，其分别包括多个第一开关元件(24～34)，多个第一开关元件对应于包括多相的绕组(12、14、16)的旋转电机(10)的各相，并且能使第一高电位点与对应的绕组的一端之间、以及对应的绕组的一端与第一低电位点之间开闭；第二逆变器部(36)，其分别包括多个第二开关元件(38～48)，多个第二开关元件与第一开关元件相比接通电阻较小，并且能使第二高电位点与对应的绕组的另一端之间、以及对应的绕组的另一端与第二低电位点之间开闭；以及控制部(60)，其使上述第一开关元件以比上述旋转电机的电气基本频率高的开关频率接通断开，使上述第二开关元件以比上述第一开关元件的开关频率低的开关频率接通断开。

Description

旋转电机的驱动装置
相关申请的援引
本申请以2018年11月1日申请的日本专利申请2018-206265号的申请为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种旋转电机的驱动装置。
背景技术
专利文献1公开了在开放绕组的电动发电机上连接有分别包括多个开关元件的两台逆变器，并且利用连接线将两台逆变器之间连接的结构。在该结构中，每隔电动发电机的电气基本频率的半周期，对两台逆变器中的通过PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制使开关元件高速地接通断开的逆变器进行切换，从而使交流电压施加到电动发电机的绕组。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-175747号公报
发明内容
在专利文献1所述的技术中，由于由两台逆变器交替地进行高速切换，因此，需要在两台逆变器两者中使用栅极输入容量较小、开关损耗较小(切换速度较快)的开关元件。然而，如图16所示，开关元件中的开关损耗与接通电阻(导通损耗)处于折衷关系，开关损耗较小的开关元件的接通电阻较大，从而导通损耗较大。因此，在专利文献1记载的技术中，在两台逆变器的任一个中导通损耗均较大。
本公开提供了一种旋转电机的驱动装置，能够在对逆变器的开关损耗的增加进行抑制的同时降低导通损耗。
本公开的第一方式是旋转电机的驱动装置，包括：第一逆变器部，上述第一逆变器部分别包括多个第一开关元件，多个上述第一开关元件对应于包括多相的绕组的旋转电机的各相，并且能够分别使第一高电位点与对应的绕组的一端之间、以及对应的绕组的一端与第一低电位点之间开闭；第二逆变器部，上述第二逆变器部分别包括多个第二开关元件，多个上述第二开关元件对应于上述旋转电机的各相，并且与上述第一开关元件相比接通电阻分别较小，能够分别使第二高电位点与对应的绕组的另一端之间、以及对应的绕组的另一端与第二低电位点之间开闭；以及控制部，上述控制部使多个上述第一开关元件以比上述旋转电机的电气基本频率高的开关频率接通断开，并且使多个上述第二开关元件以比上述第一开关元件低的开关频率接通断开。
根据上述方式，本公开的旋转电机的驱动装置能够在对逆变器的开关损耗的增加进行抑制的同时降低导通损耗。
附图说明
参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是第一实施方式的旋转电机的驱动装置的示意结构图。
图2A是示出对应于U相线圈的电路的动作的示意图。
图2B是示出对应于U相线圈的电路的动作的示意图。
图2C是示出对应于U相线圈的电路的动作的示意图。
图2D是示出对应于U相线圈的电路的动作的示意图。
图3是示出第一实施方式中的控制部的控制的功能框图。
图4是示出第一实施方式中的逆变器部的驱动波形、向电动发电机的线圈施加的电压波形和相电流波形的线图。
图5A是示出用于生成第一栅极信号的载波和调制波的波形的一例的线图。
图5B是示出用于生成第一栅极信号的载波和调制波的波形的一例的线图。
图6是示出当不平衡电流流过电动发电机的各相的线圈时的、逆变器部的驱动波形、向电动发电机的线圈施加的电压波形和相电流波形的线图。
图7是第二实施方式的旋转电机的驱动装置的示意结构图。
图8是示出连接线开区域中的动作的一例的示意图。
图9是示出连接线开区域中的逆变器部的驱动波形、向电动发电机的线圈施加的电压波形和相电流波形的线图。
图10是示出电动发电机的输出特性上的动作区域的线图。
图11是示出在第二实施方式的旋转电机的驱动装置中连接线开关元件的配置的其他示例的示意结构图。
图12是第三实施方式的旋转电机的驱动装置的示意结构图。
图13是示出一电源驱动区域中的动作的一例的示意图。
图14是示出两电源驱动区域中的逆变器部的驱动波形、向电动发电机的线圈施加的电压波形和相电流波形的线图。
图15是示出电动发电机的输出特性上的动作区域的线图。
图16是示出晶体管中的接通电阻与开关损耗之间的关系的线图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式的一例进行详细说明。
(第一实施方式)
图1示出了作为旋转电机的一例的电动发电机10、对电动发电机10进行驱动的驱动装置20、以及向驱动装置20供给直流电力的第一直流电源部70。另外，驱动装置20是旋转电机的驱动装置的一例。
电动发电机10例如是装设于电动汽车、混合动力汽车等电动车辆，产生用于对电动车辆的驱动轮(未图示)进行驱动的转矩的所谓“主机电动机”。电动发电机10存在由驱动装置20进行驱动并作为电动机发挥作用的情况、以及由从电动车辆的驱动轮、发动机(未示出)传递的驱动力进行驱动并作为发电的发电机发挥作用的情况。在本实施方式中，以电动发电机10作为电动机发挥作用的情况为中心进行说明。
电动发电机10是开放绕组的三相旋转机，具有U相线圈12、V相线圈14和W相线圈16。以下，将U相线圈12、V相线圈14及W相线圈16适当地称为“线圈12～16”。另外，将流过U相线圈12的电流称为U相电流iu，将流过V相线圈14的电流称为V相电流iv，将流过W相线圈16的电流称为W相电流iw。对于流过线圈12～16的电流，将从第一逆变器部22侧流向第二逆变器部36侧的电流设为正，将从第二逆变器部36侧流向第一逆变器部22侧的电流设为负。
电动发电机10的相电流iu、iv、iw由电流检测器58检测，上述电流检测器58针对各相分别包括霍尔元件等电流检测元件。另外，电动发电机10的输出轴的旋转电角度θ由未图示的旋转角传感器检测。
驱动装置20包括第一逆变器部22、第二逆变器部36、高电位侧连接线50、低电位侧连接线52以及控制部60。
第一逆变器部22是对线圈12～16的通电进行切换的三相逆变器。第一逆变器部22包括：对应于线圈12，设置在第一逆变器部22的第一高电位点H1与连接点U1之间的开关元件24；以及设置在连接点U1与第一逆变器部22的第一低电位点L1之间的开关元件26。另外，第一逆变器部22包括：对应于线圈14，设置在第一高电位点H1与连接点V1之间的开关元件28；以及设置在线圈14的一端与连接点V1之间的开关元件30。进而，第一逆变器部22包括：对应于线圈16，设置在第一高电位点H1与连接点W1之间的开关元件32；以及设置在连接点W1与第一低电位点L1之间的开关元件34。另外，第一逆变器部22的开关元件24、26、28、30、32、34是第一开关元件的一例。
另外，第二逆变器部36也是对线圈12～16的通电进行切换的三相逆变器。第二逆变器部36包括：对应于线圈12，设置在第二逆变器部36的第二高电位点H2与连接点U2之间的开关元件38；以及设置在连接点U2与第二逆变器部36的第二低电位点L2之间的开关元件40。另外，第二逆变器部36包括：对应于线圈14，设置在第二高电位点H2与连接点V2之间的开关元件42；以及设置在连接点V2与第二低电位点L2之间的开关元件44。进而，第二逆变器部36包括：对应于线圈16，设置在第二高电位点H2与连接点W2之间的开关元件46；以及设置在连接点W2与第二低电位点L2之间的开关元件48。另外，第二逆变器部36的开关元件38、40、42、44、46、48是第二开关元件的一例。
开关元件24包括晶体管24A和二极管24B。开关元件26～34、38～48也同样分别具有晶体管26A～34A、38A～48A以及二极管28B～34B、38B～48B。
晶体管24A～34A、38A～48A是IGBT(绝缘栅极双极晶体管)，由控制部60来控制接通断开。晶体管24A～34A、38A～48A在接通时允许从高电位侧向低电位侧的通电，并且在断开时切断通电。晶体管24A～34A、38A～48A不限于IGBT，也可以是MOSFET等。
另外，在本实施方式中，第二逆变器部36的开关元件38～48使用与第一逆变器部22的开关元件24～34相比接通电阻(导通损耗)较小的开关元件。如图16所示，开关元件的接通电阻与开关损耗通常处于折衷关系。因此，与第二逆变器部36的开关元件38～48相比，第一逆变器部22的开关元件24～34的导通损耗较大，但是切换损耗较小(开关速度较快)。
二极管24B～34B、38B～48B分别与晶体管24A～34A、38A～48A并联连接，是允许从低电位侧向高电位侧通电的回流二极管。例如，二极管24B～34B、38B～48B可以如MOSFET的寄生二极管等那样内置于晶体管24A～34A、38A～48A，也可以外置于晶体管24A～34A、38A～48A。
在第一逆变器部22中，在U相的开关元件24、26的连接点U1上连接有U相线圈12的一端，在V相的开关元件28、30的连接点V1上连接有V相线圈14的一端，在W相的开关元件32、34的连接点W1上连接有W相线圈16的一端。
另外，在第二逆变器部36中，在U相的开关元件38、40的连接点U2上连接有U相线圈12的另一端，在V相的开关元件42、44的连接点V2上连接有V相线圈14的另一端，在W相的开关元件46、48的连接点W2上连接有W相线圈16的另一端。
第一逆变器部22的第一高电位点H1与第一直流电源部70的电池72的正极连接，高电位侧连接线50将第一逆变器部22的第一高电位点H1和第二逆变器部36的第二高电位点H2连接。另外，第一逆变器部22的第一低电位点L1与电池72的负极连接，低电位侧连接线52将第一逆变器部22的第一低电位点L1和第二逆变器部36的第二低电位点L2连接。高电位侧连接线50是第一连接线的一例，低电位侧连接线52是第二连接线的一例。
另外，第一直流电源部70包括连接在第一逆变器部22与电池72之间的平滑用的电容器74。电容器74的两端的直流电压Vdc1由电压检测部76检测。
控制部60与第一逆变器部22、第二逆变器部36、电流检测部58、电压检测部76以及未图示的旋转角传感器连接。控制器60包括CPU(central processing unit：中央处理单元)、存储器和非易失性的存储部，并且执行各种运算处理。控制部60的运算处理可以通过利用CPU执行预先存储的程序的软件处理来实现，也可以通过专用电子电路的硬件处理来实现。
控制部60对第一逆变器部22和第二逆变器部36进行控制。具体而言，基于电动发电机10的驱动指令值(本实施方式中的角速度指令值ω*)，生成对开关元件24～34、38～48的晶体管24A～34A、38A～48A的接通断开进行控制的控制信号。然后，根据所生成的控制信号，生成对晶体管24A～34A、38A～48A的接通断开进行控制的栅极信号并输出。根据控制信号对晶体管24A～34A、38A～48A进行接通断开，由此将电池72的直流电力转换为交流电力，并且向电动发电机10供给。由此，电动发电机10的驱动经由第一逆变器部22和第二逆变器部36由控制部60控制。
接着，对第一实施方式的作用进行说明。在第一实施方式中，控制部60通过开路连接驱动来驱动电动发电机10。图2A～图2D示出了对与线圈12对应的电路(包括开关元件24、26、38、40的电路)进行开路连接驱动时的动作。另外，开路连接有时也称为开放绕组(open-end winding)等。
如图2A所示，若使夹着线圈12而位于对角的开关元件24、40(的晶体管24A、40A)接通，则电池72的电压沿正方向施加到线圈12的两端。另外，如图2C所示，若使夹着线圈12而位于对角的开关元件38、26(的晶体管38A、26A)接通，则电池72的电压沿负方向施加到线圈12的两端。另一方式，在如图2B所示使低电位侧的开关元件26、40(的晶体管24A、40A)接通的情况下、以及在如图2D所示使高电位侧的开关元件24、38(的晶体管24A、38A)接通的情况下，不在线圈12的两端施加电压。通过重复上述状态，对线圈12施加交流电压，并且同样也对线圈14、16施加交流电压。
在第一实施方式中，控制部60在功能上包括图3所示的微分运算部60A、速度控制部60B、电流指令生成部60C、坐标转换部60D、电流控制部60E、坐标转换部60F以及栅极信号生成部60G、60H。
具体而言，微分运算部60A以时间对由旋转角传感器检测的电动发电机10的输出轴的旋转电角度θ进行微分，并且输出角速度ω。速度控制部60B将从微分运算部60A输出的角速度ω与从外部输入的作为电动发电机10的驱动指令值的角速度指令值ω*进行比较，并且根据比较结果来生成转矩指令值trq*并输出。电流指令生成部60C根据从速度控制部60B输出的转矩指令值trq*，生成d相的电流指令值id*和q相的电流指令值iq*并输出。
另外，坐标转换部60D基于电动发电机10的旋转电角度θ，将由电流检测部58检测的电动发电机10的相电流iu、iv、iw转换为d相的电流id和q相的电流iq并输出。电流控制部60E将从坐标转换部60D输出的d相的电流id和q相的电流iq与从电流指令生成部60C输出的d相的电流指令值id*和q相的电流指令值iq*进行比较，并且根据比较结果来生成d相的输出电压vd和q相的输出电压vq并输出。坐标转换部60F基于电动发电机10的旋转电角度θ，将从电流控制部60E输出的d相的输出电压vd和q相的输出电压vq转换为u相的输出电压vu、v相的输出电压vv和w相的输出电压vw并输出。
栅极信号生成部60G基于从坐标转换部60F输出的u相的输出电压vu、v相的输出电压vv和w相的输出电压vw，生成对第一逆变器部22的开关元件24～34的接通断开进行控制的第一栅极信号。在本实施方式中，作为第一栅极信号，生成以与电动发电机10的电气基本频率相比较高的开关频率通过脉冲宽度调制(PWM)使开关元件24～34接通断开的PWM信号。本实施方式的PWM信号能够基于例如如图5A所示对每隔电气基本频率的半周期使极性反转后的载波与调制波进行比较、或者例如如图5B所示对每隔电气基本频率的半周期使极性反转后的调制波与载波进行比较的结果来生成。或者，也可以通过空间矢量调制来生成。
栅极信号生成部60H基于从坐标转换部60F输出的u相的输出电压vu、v相的输出电压vv和w相的输出电压vw，生成对第二逆变器部36的开关元件38～48的接通断开进行控制的第二栅极信号。在本实施方式中，作为第二栅极信号，生成以电动发电机10的电气基本频率作为开关频率使开关元件38～48接通断开的栅极信号。另外，使开关元件38～48接通断开的开关频率只要比使开关元件24～34接通断开的开关频率低即可，也可以比电动发电机10的电气基本频率高。
由栅极信号生成部60G生成的第一栅极信号供给到第一逆变器部22的开关元件24～34的晶体管24A～34A的栅极，并且对第一逆变器部22的开关元件24～34的接通断开进行控制。另外，由栅极信号生成部60G生成的第二栅极信号供给到第二逆变器部36的开关元件38～48的晶体管38A～48A的栅极，并且对第二逆变器部36的开关元件24～34的接通断开进行控制。由此，通过对各相的线圈12～16施加电压，对电动发电机10进行驱动。
图4示出了逆变器部22、36的驱动波形、向电动发电机10的线圈(在此是U相线圈12)施加的电压波形和相电流波形。另外，在包括图4的示出驱动波形的各图中，没有考虑滞后时间。
如上所述，在第一实施方式中，第一逆变器部22分别包括多个开关元件24～34，多个上述开关元件24～34对应于包括多相的线圈12、14、16的电动发电机10的各相，并且能够分别使第一高电位点H1与对应的线圈的一端之间、以及对应的线圈的一端与第一低电位点L1之间开闭。另外，第二逆变器部36分别包括多个开关元件38～48，多个上述开关元件38～48对应于电动发电机10的各相，并且与第一逆变器部22的开关元件24～34相比接通电阻较小，能够分别使第二高电位点H2与对应的线圈的另一端之间、以及对应的线圈的另一端与第二低电位点L2之间开闭。然后，控制部60使第一逆变器部22的开关元件24～34以比电动发电机10的电气基本频率高的开关频率接通断开，并且使第二逆变器部36的开关元件38～48以比第一逆变器部22的开关元件24～34低的开关频率接通断开。
这样，由于在第一逆变器部22中进行高频的开关，并且在第二逆变器部36中进行低频的开关，因此，作为第二逆变器部36的开关元件38～48，能够使用与第一逆变器部22的开关元件24～34相比接通电阻较小的开关元件。由此，能够在对逆变器部22、36中的开关损耗的增加进行抑制的同时降低导通损耗，因此，在将电动发电机10用作电动车辆的驱动源的方式中，能够提高电动车辆的电力效率。另外，由于第二逆变器部36的热量变小，因此，能够简化对逆变器部22、36进行冷却的冷却装置，从而能够使驱动装置20的体格小型化。
另外，在第一实施方式中，第一逆变器部22的第一高电位点H1与第一直流电源部70的正极连接，第一低电位点L1与第一直流电源部70的负极连接，第一高电位点H1与第二高电位点H2通过高电位侧连接线50连接。另外，第一低电位点L1和第二低电位点L2通过低电位侧连接线52连接，第一逆变器部22和第二逆变器部36与共用的第一直流电源部70连接(参照图1)。由此，与如后所述在高电位侧连接线50的中途和低电位侧连接线52的中途的至少一方设置有开关元件的结构、以及逆变器部22、36与连接到另一电源部的结构相比，能够通过简单的结构来实现向逆变器部22、36供给直流电压。
另外，在第一实施方式中，通过PWM控制使第一逆变器部22的开关元件24～34接通断开，并且使第二逆变器部36的开关元件38～48以电动发电机10的电气基本频率接通断开。由此，由于第二逆变器部36的开关元件38～48的开关频率最小，因此，能够使用接通电阻较小的开关元件。另外，即使第二逆变器部36的开关元件38～48的开关频率最小，通过向第一逆变器部22的开关元件24～34供给PWM信号并使之接通断开，也能够适当地对电动发电机10进行驱动。
另外，在第一实施方式中，将为了生成PWM信号而进行比较的载波和调制波中的一方每隔电动发电机10的电气基本频率的半个周期反转，并且基于对反转之后的载波和调制波进行比较的结果来生成向第一逆变器部22的开关元件24～34供给的PWM信号。由此，即使在使第二逆变器部36的开关元件38～48以电动发电机10的电气基本频率接通断开的情况下，也能够生成可以适当地对电动发电机10进行驱动的PWM信号。
另外，在第一实施方式中，如上所述，第一高电位点H1和第二高电位点H2经由高电位侧连接线50连接，并且第一低电位点L1和第二低电位点L2经由低电位侧连接线52连接。另外，第一逆变器部22和第二逆变器部36与共用的第一直流电源部70连接，针对电动发电机10的各相的线圈，各相分别独立地将开关元件连接成H桥型。由此，能够针对各相独立地对流过电动发电机10的各相的电流进行控制，因此，作为一例，如图6所示，能够使电动发电机10的各相的电流之和不是零的不平衡电流流过。并且，在电动发电机10的各相的线圈中流过了不平衡电流的情况下，能够在不增加流过开关元件的电流的最大值的情况下，提高电动发电机10的最大转矩。
(第二实施方式)
接着，对本公开的第二实施方式进行说明。另外，对与第一实施方式相同的部分标注相同的符号，并且省略说明。
如图7所示，在第二实施方式中，在高电位侧连接线50的中途设置有对高电位侧连接线50进行开闭的高电位侧连接线开关元件54，并且在低电位侧连接线52的中途设置有对低电位侧连接线52进行开闭的低电位侧连接线开关元件56。连接线开关元件54、56使用与第一逆变器部22的开关元件24～34相比接通电阻(导通损耗)较小的开关元件。连接线开关元件54、56是第三开关元件的一例。连接线开关元件54、56与控制部60连接，并且通过控制部60对接通断开进行控制。
在第二实施方式中，如图10所示，控制部60在电动发电机10的低至中速旋转区域中，分别断开连接线开关元件54、56(连接线开区域)。此外，控制部60在与连接线开区域相比高速旋转一侧的动作区域中，分别接通连接线开关元件54、56(连接线闭区域)。连接线闭区域中的动作如在第一实施方式中使用图2A～图2D说明的那样。
图8示出了连接线开区域中的动作的一例，控制部60分别断开连接线开关元件54、56。另外，控制部60分别断开第二逆变器部36的高电位侧的开关元件38、42、46，并且分别接通低电位侧的开关元件40、44、48(第一接通断开状态)，由此使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作。图9示出了连接线开区域中的逆变器部22、36的驱动波形、向电动发电机10的线圈施加的电压波形和相电流波形。
另外，使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作也能够通过使第二逆变器部36的高电位侧的开关元件38、42、46分别接通，使低电位侧的开关元件40、44、48分别断开(第二接通断开状态)来实现。另外，例如，根据开关元件38、42、46和开关元件40、44、48的热的状况，可以适当地对第一接通断开状态和第二接通断开状态进行更换，也可以使第二逆变器部36的所有开关元件38～48分别接通。
另外，连接线开关元件不限于设置于连接线50、52这两者，作为示例，如图11所示，也可以省略低电位侧连接线开关元件56，仅在高电位侧连接线50上设置高电位侧连接线开关元件54。在这种情况下，使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作能够通过使第二逆变器部36的开关元件38～48处于上述第二接通断开状态来实现。另外，虽然未图示，但是也可以省略高电位侧连接线开关元件54，仅在低电位侧连接线52上设置低电位侧连接线开关元件56。在这种情况下，使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作能够通过使第二逆变器部36的开关元件38～48处于上述第一接通断开状态来实现。
这样，在第二实施方式中，第一逆变器部22的第一高电位点H1与第一直流电源部70的正极连接，第一低电位点L1与第一直流电源部70的负极连接。另外，设置有将第一高电位点H1和第二高电位点H2连接的高电位侧连接线50、以及将第一低电位点L1和第二低电位点L2连接的低电位侧连接线52。此外，在高电位侧连接线50的中途和低电位侧连接线52的中途的至少一方设置有连接线开关元件54、56，并且控制部60对连接线开关元件54、56的接通断开进行控制。由此，通过对连接线开关元件54、56的接通断开进行切换，能够对电动发电机10是通过星形连接来驱动还是通过开路连接驱动来驱动进行切换。另外，开路连接有时也称为开放绕组(open-end winding)等。
另外，在第二实施方式中，控制部60在使连接线开关元件54、56断开时，使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作。在这种情况下，电动发电机10通过星形连接驱动来驱动。由于星形连接驱动的电源电压由多个相绕组分压，因此，与开路连接驱动相比，向电动发电机10的各线圈12～16施加的电压的振幅变小，从而降低各线圈12～16中流动的电流的脉动。由此，在使连接线开关元件54、56断开的驱动区域、即电动发电机10的低至中速旋转区域中，能够降低流过电动发电机10的各线圈12～16的电流中所包括的谐波分量，并且能够降低电动发电机10的铁损。因此，在将电动发电机10用作电动车辆的驱动源的方式中，能够提高电动车辆中常用的低至中速度区域中的电力效率。
另外，在第二实施方式中，控制部60在使连接线开关元件54、56接通时，通过PWM控制使第一逆变器部22的开关元件24～34接通断开，使第二逆变器部36的开关元件38～48以电动发电机10的电气基本频率接通断开。在这种情况下，电动发电机10通过开路连接驱动来驱动。与星形连接驱动相比，开路连接驱动能够增大向电动发电机10的各线圈12～16施加的电压的振幅。由此，能够提高使连接线开关元件54、56接通的驱动区域、即电动发电机10的高速旋转区域中的电动发电机10的转矩。
另外，在第二实施方式中，与第一逆变器部22的开关元件24～34相比，连接线开关元件54、56的接通电阻较小。由此，能够降低在使连接线开关元件54、56接通而进行开路连接驱动时的导通损耗。另外，在连接线开关元件设置于连接线50、52中的任意一方的情况下，能够进一步降低使连接线开关元件接通而进行开路连接驱动时的导通损耗。
(第三实施方式)
接着，对本公开的第三实施方式进行说明。另外，对于与第一实施方式和第二实施方式相同的部分标注相同的符号，并且省略说明。
如图12所示，在第三实施方式中省略了高电位侧连接线50和低电位侧连接线52。另外，第二逆变器部36的第二高电位点H2与第二直流电源部78的电池80的正极连接，并且第二逆变器部36的第二低电位点L2与电池80的负极连接。第二直流电源部78包括连接在第二逆变器部36与电池80之间的平滑用的电容器82。电容器82的两端的直流电压Vdc2由电压检测部84检测。另外，第二直流电源部78的直流电压Vdc2可以与第一直流电源部70的直流电压Vdc1相等，也可以不同。
在第三实施方式中，如图15所示，控制部60在与电动发电机10的低至中速旋转区域相当的调制系数α小于规定值的区域中，仅通过第一直流电源部70的直流电压来驱动电动发电机10(一电源驱动区域)。另外，控制部60在与电动发电机10的高速旋转区域相当的调制系数α为规定值以上的区域中，通过第一直流电源部70和第二直流电源部78的直流电压来驱动电动发电机10(两电源驱动区域)。
另外，调制系数α由以下的(1)式表示。
调制系数α＝(相绕组电压的基波分量振幅)÷(第一直流电源部的直流电压Vdc1/2)…(1)
另外，作为对一电源驱动区域和两电源驱动区域的边界进行规定的规定值，例如能够应用1～4/π的范围内的值。
图13示出了一电源驱动区域中的动作的一例，控制部60使第二逆变器部36的高电位侧的开关元件38、42、46分别断开，并且使低电位侧的开关元件40、44、48分别接通(第一接通断开状态)。由此，第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作，并且第一直流电源部70的直流电压施加到电动发电机10的各线圈12～16。
另外，使第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作也能够通过使第二逆变器部36的高电位侧的开关元件38、42、46分别接通，并且使低电位侧的开关元件40、44、48分别断开(第二接通断开状态)来实现。另外，例如，根据开关元件38、42、46和开关元件40、44、48的热的状况，也可以适当地对第一接通断开状态和第二接通断开状态进行切换。
另一方面，在两电源驱动区域中，控制部60通过PWM控制使第一逆变器部22的开关元件24～34接通断开，并且使第二逆变器部36的开关元件38～48以电动发电机10的电气基本频率接通断开，由此将第一直流电源部70的直流电压和第二直流电源部78的直流电压串联地施加到电动发电机10的线圈。图14示出了两电源驱动区域中的逆变器部22、36的驱动波形、向电动发电机10的线圈施加的电压波形和相电流波形。
这样，在第三实施方式中，第一逆变器部22的第一高电位点H1与第一直流电源部70的正极连接，第一低电位点L1与第一直流电源部70的负极连接。另外，第二逆变器部36的第二高电位点H2与第二直流电源部78的正极连接，第二低电位点L2与第二直流电源部78的负极连接。由此，与第一逆变器部22和第二逆变器部36经由高电位侧连接线50和低电位侧连接线52连接而共有直流电位的结构(图1、图7)相比，由于不存在零相电流的循环路径(连接线50、52)，因此，能够避免由于流过零相电流而引起的损耗增大或噪声恶化。
另外，在第三实施方式中，控制部60在根据电动发电机10的相绕组电压的基波分量振幅和第一直流电源部70的直流电压Vdc1求出的调制系数α小于规定值的情况下，将第二逆变器部36作为电动发电机10的各线圈12～16的中性点进行动作。因此，由于仅将第一直流电源部70的电压施加到电动发电机10的各线圈12～16，因此，减小了向电动发电机10的各线圈12～16施加的电压的振幅，并且降低了在各线圈12～16中流动的电流的脉动。由此，在一电源驱动区域、即电动发电机10的低至中速旋转区域中，能够降低流过电动发电机10的各线圈12～16的电流中所包括的谐波分量，并且能够降低电动发电机10的铁损。因此，在将电动发电机10用作电动车辆的驱动源的方式中，能够提高电动车辆中常用的低至中速度区域内的电力效率。
另外，在第三实施方式中，控制部60在根据电动发电机10的相绕组电压的基波分量振幅和第一直流电源部70的直流电压Vdc1求出的调制系数α为规定值以上的情况下，通过PWM控制使第一逆变器部22的开关元件24～34接通断开，并且使第二逆变器部36的开关元件38～48以电动发电机10的电气基本频率接通断开。因此，在两电源驱动区域、即电动发电机10的高速旋转区域中，能够增大向电动发电机10的各线圈12～16施加的电压的振幅，并且能够提高电动发电机10的转矩。
另外，在上述实施方式中，由于第二逆变器部36的损耗比第一逆变器部22的损耗小，因此，关于逆变器部的冷却，较为理想的是，构成为能够简化第二逆变器部36的冷却，并且使第一逆变器部22比第二逆变器部36冷却得更好。例如，在将第一逆变器部22的制冷剂流路和第二逆变器部36的制冷剂流路串联连接的情况下，较为理想的是，将第一逆变器部22的制冷剂流路配置在比第二逆变器部36的制冷剂流路更靠制冷剂的流通方向的上游侧的位置处。另外，例如，在将第一逆变器部22的制冷剂流路和第二逆变器部36的制冷剂流路并联连接的情况下，较为理想的是，使第一逆变器部22的制冷剂流路的流路阻力比第二逆变器部36的制冷剂流路的流路阻力小。无论哪种情况，与第一逆变器部22相比，第二逆变器部36的逆变器的开关元件与流过制冷剂流路的制冷剂之间的热传递率较小即可。
另外，旋转电机的相数也可以是三相以外的相数。另外，旋转电机的种类可以是同步机也可以是感应机。
虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包括各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (11)

1.一种旋转电机的驱动装置(20)，包括：
第一逆变器部(22)，所述第一逆变器部分别包括多个第一开关元件(24、26、28、30、32、34)，多个所述第一开关元件对应于包括多相的绕组(12、14、16)的旋转电机(10)的各相，并且能够分别使第一高电位点(H1)与对应的绕组的一端之间、以及对应的绕组的一端与第一低电位点(L1)之间开闭；
第二逆变器部(36)，所述第二逆变器部分别包括多个第二开关元件(38、40、42、44、46、48)，多个所述第二开关元件对应于所述旋转电机的各相，并且与多个所述第一开关元件各自的接通电阻相比接通电阻分别较小，能够分别使第二高电位点(H2)与对应的绕组的另一端之间、以及对应的绕组的另一端与第二低电位点(L2)之间开闭；以及
控制部(60)，所述控制部使多个所述第一开关元件分别以比所述旋转电机的电气基本频率高的开关频率接通断开，并且使多个所述第二开关元件分别以比所述第一开关元件的开关频率低的开关频率接通断开。
2.如权利要求1所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述第一逆变器部的所述第一高电位点与第一直流电源部(70)的正极连接，所述第一低电位点与所述第一直流电源部的负极连接，
所述旋转电机的驱动装置还包括：
第一连接线(50)，所述第一连接线将所述第一高电位点和所述第二高电位点连接；以及
第二连接线(52)，所述第二连接线将所述第一低电位点和所述第二低电位点连接。
3.如权利要求1所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述第一逆变器部的所述第一高电位点与第一直流电源部的正极连接，所述第一低电位点与所述第一直流电源部的负极连接，
所述旋转电机的驱动装置还包括：
第一连接线，所述第一连接线将所述第一高电位点和所述第二高电位点连接；
第二连接线，所述第二连接线将所述第一低电位点和所述第二低电位点连接；以及
第三开关元件(54、56)，所述第三开关元件设置于所述第一连接线的中途和所述第二连接线的中途的至少一方，
所述控制部对所述第三开关元件的接通断开进行控制。
4.如权利要求1所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述第一逆变器部的所述第一高电位点与第一直流电源部的正极连接，所述第一低电位点与所述第一直流电源部的负极连接，
所述第二逆变器部的所述第二高电位点与第二直流电源部(78)的正极连接，所述第二低电位点与所述第二直流电源部的负极连接。
5.如权利要求2所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部通过PWM控制使多个所述第一开关元件分别接通断开，使多个所述第二开关元件分别以所述旋转电机的电气基本频率接通断开。
6.如权利要求3所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部在使所述第三开关元件断开时，使所述第二逆变器部作为所述旋转电机的绕组的中性点进行动作。
7.如权利要求3或6所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部在使所述第三开关元件接通时，通过PWM控制使多个所述第一开关元件分别接通断开，使多个所述第二开关元件分别以所述旋转电机的电气基本频率接通断开。
8.如权利要求3、6、7中任一项所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
与所述第一开关元件相比，所述第三开关元件的接通电阻较小。
9.如权利要求4所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部在根据所述旋转电机的相绕组电压的基波分量振幅和所述第一直流电源部的直流电压求出的调制系数α小于规定值的情况下，使所述第二逆变器部作为所述旋转电机的绕组的中性点进行动作。
10.如权利要求4或9所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部在根据所述旋转电机的相绕组电压的基波分量振幅和所述第一直流电源部的直流电压求出的调制系数α为规定值以上的情况下，通过PWM控制使多个所述第一开关元件分别接通断开，使多个所述第二开关元件分别以所述旋转电机的电气基本频率接通断开。
11.如权利要求5、7、10中任一项所述的旋转电机的驱动装置，其特征在于，
所述控制部使载波和调制波的任意一方的极性每隔所述旋转电机的电气基本频率的半个周期反转，基于对所述载波与所述调制波进行比较的结果来生成PWM信号，所述PWM信号供给到多个所述第一开关元件，以用于通过PWM控制使多个所述第一开关元件分别接通断开。
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